CN117021978A - 一种动力电池系统、电动汽车及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动力电池系统、电动汽车及控制方法，系统包括至少两个动力电池、切换模块和控制模块，动力电池与切换模块连接，切换模块与控制模块连接，切换模块在控制模块的控制下动作，使得动力电池系统可进入以下模式：串联充电模式，在串联充电模式下，至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，目标动力电池为至少两个动力电池中的至少一个；部分放电模式，在部分放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且目标动力电池以外的动力电池对整车负载供电；并联放电模式，在并联放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且至少两个动力电池同时对整车负载供电。

Description

一种动力电池系统、电动汽车及控制方法

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池系统、电动汽车及控制方法。

背景技术

随着新能源电动汽车保有量的增加，电动汽车充电时间长(快充约需1小时左右)的缺点日益突显，成为电动汽车推广普及须解决的关键挑战之一。因此，“让充电像加油一样快”的大倍率极速充电(超充)电池成为了新能源行业的一个重要发展方向。

电动汽车实现超充不仅需要配置超充电池，还需要更大充电功率的充电桩。在限定充电电流以限制电机、电控等负载及电缆的尺寸约束条件下，一些汽车厂家及充电桩厂家采用了高电压(约550V～930V)的整车电气系统架构配以高压充电桩的超充解决方案。然而目前大部分电动车辆仍在沿用低电压(约230V～450V)电气系统架构，为使这类车辆实现超充，一种理论上可行的做法是整车基本上沿用原有低压系统架构，同时配以新的高压电池充电方案，充电后用DCDC直流电压转换器将电池系统的900V高压转换成450V低压供整车负载使用，以提高电动汽车在充电输入和放电输出方面的兼容性。但是，DCDC直流电压转换器占用空间大、成本高，还需借助水冷板散热，而且由于DCDC转换器中的感性元件会产生较强的电磁干扰，导致整车电控系统的电磁兼容性差，易出现故障，因此这种做法的实际可行性不高。

发明内容

本发明提供了一种动力电池系统、电动汽车及控制方法，其不仅能够实现整车电气系统架构高、低电压的自如切换，还能够降低整车成本、提高整车电控系统的电磁兼容性，具有很高的实用可行性。

第一方面，本发明提供了一种动力电池系统，包括：至少两个动力电池、切换模块和控制模块；

所述动力电池与所述切换模块连接，所述切换模块与所述控制模块连接；

所述切换模块在所述控制模块的控制下动作，使得所述动力电池系统进入：

串联充电模式，在所述串联充电模式下，所述至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，所述目标动力电池为所述至少两个动力电池中的至少一个；或，

部分放电模式，在所述部分放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述目标动力电池以外的动力电池对所述整车负载供电；或，

并联放电模式，在所述并联放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述至少两个动力电池同时对所述整车负载供电。

可选的，所述切换模块在所述控制模块的控制下动作，还使得所述动力电池系统进入：

并联充电模式，在所述并联充电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述充电端。

可选的，所述至少两个动力电池为两个动力电池，分别为第一动力电池和第二动力电池；

所述切换模块包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和单向二极管；

所述第一切换开关的第一端用于连接所述充电端的正极，所述第一切换开关的第二端与所述第一动力电池的正极连接；

所述第一动力电池的负极与所述第二切换开关的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接；

所述第二动力电池的负极用于连接所述整车负载端的负极和/或所述充电端的负极；

所述第三切换开关的第一端与所述第一切换开关的第二端连接，所述第三切换开关的第二端与所述第四切换开关的第一端连接，所述第四切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接，所述第四切换开关的第一端与所述整车负载端的正极连接；

所述第五切换开关的第一端与所述第一动力电池的负极连接，所述第五切换开关的第二端与所述整车负载端的负极连接；

所述单向二极管的阳极与所述第二动力电池的正极连接，所述单向二极管的阴极与所述第三切换开关的第二端连接。

节选的，所述切换模块还包括第六切换开关、第七切换开关和预充电阻；

所述第六切换开关的第一端与所述第三切换开关的第二端连接，所述第六切换开关的第二端与所述整车负载端的正极连接；

所述预充电阻和所述第七切换开关串联连接在所述第三切换开关的第二端和所述整车负载端的正极之间。

可选的，所述切换模块还包括第八切换开关，所述第八切换开关的第一端与所述第五切换开关的第二端连接，所述第八切换开关的第二端与所述整车负载端的负极连接。

可选的，动力电池系统还包括熔断器，所述熔断器串接在连接所述动力电池的正极的导线上。

可选的，所述控制模块包括：

充电类别单元，用于在电动汽车与充电桩交互时，识别所述充电桩的充电类别；

电压值获取单元，用于响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各所述动力电池的电压值；

电压差计算单元，用于计算其他动力电池的电压值与目标动力电池的电压值的差值；

判断单元，用于判断是否存在大于预设值的差值；

模式切换控制单元，用于在所述充电类别为快速充电时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至串联充电模式，在所述充电类别为普通充电时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联充电模式，在存在大于预设值的差值时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式，以及，在不存在大于预设值的差值时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联放电模式。

第二方面，本发明还提供了一种电动汽车，包括本发明第一方面提供的动力电池系统。

第三方面，本发明还提供了一种动力电池系统的控制方法，所述动力电池系统包括至少两个动力电池、切换模块和控制模块，所述方法包括：

在电动汽车与充电桩交互时，控制模块识别所述充电桩的充电类别；

在所述充电类别为快速充电时，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至串联充电模式，在所述串联充电模式下，所述至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，所述目标动力电池为所述至少两个动力电池中的至少一个；

响应于整车控制器的上高压请求指令，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式或并联放电模式，在所述部分放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述目标动力电池以外的动力电池对所述整车负载供电；在所述并联放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述至少两个动力电池同时对所述整车负载供电。

可选的，响应于整车控制器的上高压请求指令，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式或并联放电模式，包括：

响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各所述动力电池的电压值；

计算其他动力电池的电压值与目标动力电池的电压值的差值；

判断是否存在大于预设值的差值；

若是，则控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式，在所述部分放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述目标动力电池以外的动力电池对所述整车负载供电，直至所述目标动力电池以外的动力电池的电压值下降至所述目标动力电池的电压值的预设范围内；

若否，则控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联放电模式，在所述并联放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述至少两个动力电池同时对所述整车负载供电。

可选的，动力电池系统的控制方法还包括：

在所述充电类别为普通充电时，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联充电模式，在所述并联充电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述充电端。

可选的，所述至少两个动力电池为两个动力电池，分别为第一动力电池和第二动力电池，所述切换模块包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和单向二极管；

所述第一切换开关的第一端用于连接所述充电端的正极，所述第一切换开关的第二端与所述第一动力电池的正极连接；

所述第一动力电池的负极与所述第二切换开关的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接；

所述第二动力电池的负极用于连接所述整车负载端的负极和/或所述充电端的负极；

所述第三切换开关的第一端与所述第一切换开关的第二端连接，所述第三切换开关的第二端与所述第四切换开关的第一端连接，所述第四切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接，所述第四切换开关的第一端与所述整车负载端的正极连接；

所述第五切换开关的第一端与所述第一动力电池的负极连接，所述第五切换开关的第二端与所述整车负载端的负极连接；

所述单向二极管的阳极与所述第二动力电池的正极连接，所述单向二极管的阴极与所述第三切换开关的第二端连接；

将所述动力电池系统切换至串联充电模式，包括：

闭合所述第四切换开关，断开所述第三切换开关，断开所述第五切换开关，闭合所述第二切换开关，闭合所述第一切换开关；

将所述动力电池系统切换至部分放电模式，包括：

断开所述第一切换开关，断开所述第二切换开关，闭合所述第三切换开关，断开所述第四切换开关，闭合所述第五切换开关；

将所述动力电池系统切换至并联充电模式，包括：

闭合所述第四切换开关，闭合所述第三切换开关，闭合所述第五切换开关，断开所述第二切换开关，闭合所述第一切换开关；

将所述动力电池系统切换至并联放电模式，包括：

断开所述第一切换开关，断开所述第二切换开关，闭合所述第三切换开关，闭合所述第四切换开关，闭合所述第五切换开关。

可选的，所述切换模块还包括第六切换开关、第七切换开关和预充电阻；

所述第六切换开关的第一端与所述第三切换开关的第二端连接，所述第六切换开关的第二端与所述整车负载端的正极连接；

所述预充电阻和所述第七切换开关串联连接在所述第三切换开关的第二端和所述整车负载端的正极之间；

所述方法还包括：

在对所述整车负载供电过程中，闭合所述第七切换开关，断开所述第六切换开关，待所述整车负载中的负载电容的电压值达到预设电压值后，断开所述第七切换开关，闭合所述第六切换开关。

本发明提供的动力电池系统，包括至少两个动力电池、切换模块和控制模块，动力电池与切换模块连接，切换模块与控制模块连接，切换模块在控制模块的控制下动作，使得动力电池系统可进入以下几种模式：串联充电模式，在串联充电模式下，至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，目标动力电池为至少两个动力电池中的至少一个；部分放电模式，在部分放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且目标动力电池以外的动力电池对整车负载供电；并联放电模式，在并联放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且至少两个动力电池同时对整车负载供电。本发明通过控制模块控制切换模块动作，实现快速充电、对负载供电的多种需求，无需DCDC电压转换器，降低了整车成本，提高了整车的电控系统的电磁兼容性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种动力电池系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种动力电池系统的电路结构图；

图3为串联充电模式下的电路连接图；

图4为部分放电模式下的电路连接图；

图5为并联充电模式下的电路连接图；

图6为并联放电模式下的电路连接图；

图7为预充回路的电路连接图；

图8为本发明实施例提供的一种控制模块的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种动力电池系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明实施例提供了一种动力电池系统，图1为本发明实施例提供的一种动力电池系统的结构示意图，如图1所示，动力电池系统包括：第一动力电池110和第二动力电池120、切换模块130和控制模块140。需要说明的是，本实施例以两个动力电池为示例进行说明，在其他实施例中，动力电池系统也可以包括多个动力电池，本发明在此不做限定。

第一动力电池110和第二动力电池120均与切换模块130连接，切换模块130与控制模块140连接。

切换模块130在控制模块140的控制下动作，使得动力电池系统可以在以下模式之间切换。

串联充电模式，在串联充电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，目标动力电池为两个动力电池中的至少一个，示例性的，目标动力电池为第二动力电池120。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，动力电池系统中动力电池的数量也可以是多个，目标动力电池可以是多个动力电池中的一个或多个，本发明实施例在此不做限定。具体的，在电动汽车与充电桩交互时，控制模块140识别充电桩的充电类别，在充电类别为快速充电时(示例性的，充电端电压为高压，约为550V-930V)，控制模块140控制切换模块130动作，将动力电池系统切换至串联充电模式，在串联充电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120串联充电，实现高压超级快充，同时，第二动力电池120连接电动汽车的整车负载端，向整车负载供电(示例性的，整车负载所需电压约为230V-450V)。由于第二动力电池120在充电的同时，对整车负载供电，因此，第二动力电池120的充电电流小于第一动力电池110的充电电流。因此，第一动力电池110先于第二动力电池120充满，由于两个动力电池串联充电，当第一动力电池110充满时，控制模块140会控制切换模块130切断充电端，停止充电。如此，快速充电结束后，第一动力电池110的电压高于第二动力电池120的电压。

部分放电模式，在部分放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，且目标动力电池以外的动力电池(即第一动力电池110)对整车负载供电。如前文所述，快速充电结束后，第一动力电池110的电压高于第二动力电池120的电压，若直接将第一动力电池110和第二动力电池120并联对整车负载供电，会出现第一动力电池110向第二动力电池120补电，电流会非常大，造成短路；若仅使用第一动力电池110放电，又会导致第一动力电池110的电压越来越低，第一动力电池110向第二动力电池120的压差越来越大，影响电池一致性。在本发明实施例中，在接收到对这车负载上高压的指令，且第一动力电池110向第二动力电池120的压差大于预设值(例如3V)时，控制模块140控制切换模块130动作，将动力电池系统切换至部分放电模式，在部分放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，且仅第一动力电池110对整车负载供电，直至第一动力电池110的电压下降至第二动力电池120的电压的预设范围(例如，第一动力电池110和第二动力电池120的压差小于3V)，使第一动力电池110和第二动力电池120的电压接近。在第一动力电池110和第二动力电池120的压差小于或等于预设值后，第一动力电池110和第二动力电池120可并联对整车负载供电。

并联充电模式，在并联充电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至充电端。示例性的，在电动汽车与充电桩交互时，控制模块140识别充电桩的充电类别，在充电类别为普通充电(例如，充电端电压为230V-450V)时，控制模块140控制切换模块130动作，将动力电池系统切换至并联充电模式，在并联充电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至充电端，实现普通快充。此外，充电端也可以直接对整车负载供电。

并联放电模式，在并联放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，且第一动力电池110和第二动力电池120同时对整车负载供电。示例性的，在收到对整车负载上高压的指令，且第一动力电池110的电压和第二动力电池120的电压的差值小于或等于预设值时，控制模块140控制切换模块130动作，将动力电池系统切换至并联放电模式，在并联放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，且第一动力电池110和第二动力电池120同时对整车负载供电，从而保证第一动力电池110和第二动力电池120的电池一致性。

本发明实施例提供的动力电池系统，包括至少两个动力电池、切换模块和控制模块，动力电池与切换模块连接，切换模块与控制模块连接，切换模块在控制模块的控制下动作，使得动力电池系统可进入以下模式：串联充电模式，在串联充电模式下，至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，目标动力电池为至少两个动力电池中的至少一个；部分放电模式，在部分放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且目标动力电池以外的动力电池对整车负载供电；并联放电模式，在并联放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且至少两个动力电池同时对整车负载供电。本发明通过控制模块控制切换模块动作，实现快速充电、对负载供电的多种需求，无需DCDC电压转换器，降低了整车成本，提高了整车的电控系统的电磁兼容性。

图2为本发明实施例提供的一种动力电池系统的电路结构图，如图2所示，切换模块130包括第一切换开关RL3、第二切换开关RL6、第三切换开关RL8、第四切换开关RL5、第五切换开关RL7和单向二极管D1。

第一切换开关RL3的第一端用于连接充电端的正极DC+，第一切换开关RL3的第二端与第一动力电池110的正极连接。第一动力电池110的负极与第二切换开关RL6的第一端连接，第二切换开关RL6的第二端与第二动力电池120的正极连接。第二动力电池120的负极用于连接整车负载端的负极HV-和充电端的负极DC-。第三切换开关RL8的第一端与第一切换开关RL3的第二端连接，第三切换开关RL8的第二端与第四切换开关RL5的第一端连接，第四切换开关RL5的第二端与第二动力电池120的正极连接，第四切换开关RL5的第一端与整车负载端的正极HV+连接。第五切换开关RL7的第一端与第一动力电池110的负极连接，第五切换开关RL7的第二端与整车负载端的负极HV-连接。

如图2所示，单向二极管D1的阳极与第二动力电池120的正极连接，单向二极管D1的阴极与第三切换开关RL8的第二端连接。

如图2所示，切换模块还包括第六切换开关RL1、第七切换开关RL2和预充电阻R1。第六切换开关RL1的第一端与第三切换开关RL8的第二端连接，第六切换开关RL1的第二端与整车负载端的正极HV+连接。预充电阻R1和第七切换开关RL2串联连接在第三切换开关RL8的第二端和整车负载端的正极HV+之间。示例性的，预充电阻R1的第一端与第三切换开关RL8的第二端连接，预充电阻R1的第二端与第七切换开关RL2的第一端连接，第七切换开关RL2的第二端与整车负载端的正极HV+连接。

如图2所示，切换模块还包括第八切换开关RL4，第八切换开关RL4的第一端与第五切换开关RL7的第二端连接，第八切换开关RL4的第二端与整车负载端的负极HV-连接。第八切换开关RL4可以作为接地总开关，第八切换开关RL4为常闭开关。

上述实施例中的切换开关可以是继电器开关，继电器开关的控制端与控制模块连接。

如图2所示，动力电池系统还包括熔断器Fuse1和熔断器Fuse2，熔断器Fuse1串接在连接第一动力电池110的正极的导线上，熔断器Fuse2串接在连接第二动力电池120的正极的导线上，熔断器起到限流保护的作用，在线路中电流过大时，熔断器烧断，断开线路。

图3为串联充电模式下的电路连接图，如图3所示，示例性的，在控制模块识别充电桩的充电类别为快速充电时，首先控制闭合第四切换开关RL5和第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，再断开第三切换开关RL8，断开第五切换开关RL7，然后闭合第二切换开关RL6，闭合第一切换开关RL3，进入串联充电模式。在串联充电模式第一动力电池110和第二动力电池120串联实现快速充电，且第二动力电池120对整车负载供电。图中，实线表示充电回路，虚线表示供电回路中单独使用、不与充电回路共用的部分。

图4为部分放电模式下的电路连接图，如图4所示，示例性的，在收到对整车负载上高压的指令，且第一动力电池110的电压与第二动力电池120的电压的差值大于预设值时(例如大于3V)，此时，控制模块控制断开第一切换开关RL3，断开第二切换开关RL6，闭合第三切换开关RL8，断开第四切换开关RL5，闭合第五切换开关RL7，闭合第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，进入部分放电模式，在部分放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，由于单向二极管D1的阴极电压高于阳极电压，因此，单向二极管D1不导通，仅第一动力电池110对整车负载供电，直至第一动力电池110的电压下降至第二动力电池120的电压的预设范围(例如，第一动力电池110和第二动力电池120的压差小于3V)，使第一动力电池110和第二动力电池120的电压接近。在本发明实施例中，在第一动力电池110的电压下降至第二动力电池120的电压的预设范围之后，单向二极管D1导通，第二动力电池120所在的放电回路导通，第一动力电池110和第二动力电池120并联放电。

图5为并联充电模式下的电路连接图，如图5所示，示例性的，在电动汽车与充电桩交互时，控制模块识别充电桩的充电类别，在充电类别为普通充电(充电端电压为230V-450V)时，控制模块控制先闭合第四切换开关RL5和第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，然后闭合第三切换开关RL8和第五切换开关RL7，断开第二切换开关RL6，最后闭合第一切换开关RL3，进入并联充电模式，在并联充电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至充电端，实现450V普通快充。图中，实线表示充电回路，虚线表示供电回路中单独使用、不与充电回路共用的部分。

图6为并联放电模式下的电路连接图，如图6所示，示例性的，在接收到对整车负载上高压的指令，且第一动力电池110和第二动力电池120的电压的差值小于预设值时，控制模块控制断开第一切换开关RL3，断开第二切换开关RL6，闭合第三切换开关RL8，闭合第四切换开关RL5，闭合第五切换开关RL7，闭合第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，进入并联放电模式，在并联放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，且第一动力电池110和第二动力电池120同时对整车负载供电，从而保证第一动力电池110和第二动力电池120的电池一致性。

整车负载通常具有负载电容，当对整车负载供电时，如果直接连通整车负载，导通负载电容，动力电池与电容之间的压差可达几百伏高压，相当于直接短路，容易对整个充电系统造成严重损害。因此，在本发明实施例中，切换模块还包括第六切换开关RL1、第七切换开关RL2和预充电阻R1，图7为预充回路的电路连接图，如图7所示，以部分放电模式下对整车负载供电时为例，在断开第一切换开关RL3，断开第二切换开关RL6，闭合第三切换开关RL8，断开第四切换开关RL5，闭合第五切换开关RL7之后，先断开第六切换开关RL1，闭合第七切换开关RL2，形成预充回路对整车负载的负载电容进行预充电，待负载电容的电压达到预设电压值时，闭合第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，正式对整车负载供电。

图8为本发明实施例提供的一种控制模块的结构示意图，如图8所示，在本发明的一些实施例中，控制模块140包括：

充电类别单元141，用于在电动汽车与充电桩交互时，识别充电桩的充电类别，例如，快速充电或普通充电。

电压值获取单元142，用于响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各动力电池的电压值。

电压差计算单元143，电压差计算单元143与电压值获取单元142连接，用于计算其他动力电池的电压值与目标动力电池的电压值的差值。

判断单元144，判断单元144与电压差计算单元143连接，用于判断是否存在大于预设值的差值。

模式切换控制单元145，模式切换控制单元145分别与充电类别单元141和判断单元144连接，用于在充电类别为快速充电时，控制切换模块动作，将动力电池系统切换至串联充电模式，在充电类别为普通充电时，控制切换模块动作，将动力电池系统切换至并联充电模式，在存在大于预设值的差值时，控制切换模块动作，将动力电池系统切换至部分放电模式，以及，在不存在大于预设值的差值时，控制切换模块动作，将动力电池系统切换至并联放电模式。具体的，模式切换控制单元控制切换模块动作的具体过程在前述实施例中已有详细记载，本发明实施例在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括前述任意实施例提供的动力电池系统。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。本发明实施例中，电动汽车可以是纯电动汽车和混合动力电动汽车，本发明实施例在此不做限定。

本发明实施例还提供了一种动力电池系统的控制方法，基于前述实施例提供的动力电池系统，图9为本发明实施例提供的一种动力电池系统的控制方法的流程图，如图9所示，该动力电池系统的控制方法包括：

S101、在电动汽车与充电桩交互时，控制模块识别充电桩的充电类别。

示例性的，在本发明实施例中，充电类别可以包括快速充电时(例如，充电端电压为550V-930V)和普通充电(例如，充电端电压为230V-450V)。

S102、在充电类别为快速充电时，控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至串联充电模式。

在串联充电模式下，至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，目标动力电池为至少两个动力电池中的至少一个。

示例性的，参考图2和图3，在控制模块识别充电桩的充电类别为快速充电时，首先控制闭合第四切换开关RL5和第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，再断开第三切换开关RL8，断开第五切换开关RL7，然后闭合第二切换开关RL6，闭合第一切换开关RL3，进入串联充电模式。在串联充电模式第一动力电池110和第二动力电池120串联实现快速充电，且第二动力电池120对整车负载供电。

S103、在充电类别为普通充电时，控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至并联充电模式。

在并联充电模式下，至少两个动力电池并联至充电端。

示例性的，参考图2和图5，在充电类别为普通充电(充电端电压为230V-450V)时，控制模块控制先闭合第四切换开关RL5和第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，然后闭合第三切换开关RL8和第五切换开关RL7，断开第二切换开关RL6，最后闭合第一切换开关RL3，进入并联充电模式，在并联充电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至充电端，实现450V普通快充，此外，充电端也可以通过第一切换开关RL3、第六切换开关RL1直接对整车负载供电。

S104、响应于整车控制器的上高压请求指令，控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至部分放电模式或并联放电模式。

上高压请求指令表示需要对整车负载供电，控制模块响应于整车控制器的上高压请求指令，控制切换模块动作，将动力电池系统切换至部分放电模式或并联放电模式。在部分放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且目标动力电池以外的动力电池对整车负载供电；在并联放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且至少两个动力电池同时对整车负载供电。该步骤可以是在步骤S101之前，也可以是在步骤S101之后，本发明实施例在此不做限定，示例性的，如图9所示，以该步骤在步骤S101之后为示例进行说明。

示例性的，上述步骤S104包括如下子步骤：

S1041、响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各动力电池的电压值。

控制模块响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各动力电池的电压值。

S1042、计算其他动力电池的电压值与目标动力电池的电压值的差值。

如前文所述，快速充电结束后，第一动力电池110的电压高于第二动力电池120(即目标动力电池)的电压。在本发明实施例中，计算第一动力电池110和第二动力电池120的电压值的差值。

S1043、判断是否存在大于预设值的差值。

判断第一动力电池110和第二动力电池120的电压值的差值是否大于预设值。

S1044、控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至部分放电模式。

若第一动力电池110和第二动力电池120的电压值的差值大于预设值，则控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至部分放电模式，在部分放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且目标动力电池以外的动力电池对整车负载供电，直至目标动力电池以外的动力电池的电压值下降至目标动力电池的电压值。

示例性的，参考图2和图4，串联充电模式快速充电结束后，第一动力电池110的电压与第二动力电池120的电压的差值大于预设值，若此时收到对整车负载上高压的指令，则控制模块控制断开第一切换开关RL3，断开第二切换开关RL6，闭合第三切换开关RL8，断开第四切换开关RL5，闭合第五切换开关RL7，闭合第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，进入部分放电模式，在部分放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，由于单向二极管D1的阴极电压高于阳极电压，因此，单向二极管D1不导通，仅第一动力电池110对整车负载供电，直至第一动力电池110的电压下降至第二动力电池120的电压的预设范围(例如，第一动力电池110和第二动力电池120的压差小于3V)，使第一动力电池110和第二动力电池120的电压接近。在本发明实施例中，在第一动力电池110的电压下降至第二动力电池120的电压的预设范围之后，单向二极管D1导通，第二动力电池120所在的放电回路导通，第一动力电池110和第二动力电池120并联放电。

S1045、控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至并联放电模式。

若第一动力电池110和第二动力电池120的电压值的差值小于或等于预设值，则控制模块控制切换模块动作，将动力电池系统切换至并联放电模式，在并联放电模式下，至少两个动力电池并联至整车负载端，且至少两个动力电池同时对整车负载供电。

示例性的，参考图2和图6，在接收到对整车负载上高压的指令，且第一动力电池110与第二动力电池120的电压的的差值小于或等于预设值时，控制模块控制断开第一切换开关RL3，断开第二切换开关RL6，闭合第三切换开关RL8，闭合第四切换开关RL5，闭合第五切换开关RL7，闭合第六切换开关RL1，断开第七切换开关RL2，进入并联放电模式，在并联放电模式下，第一动力电池110和第二动力电池120并联至整车负载端，且第一动力电池110和第二动力电池120同时对整车负载供电，从而保证第一动力电池110和第二动力电池120的电池一致性。

需要说明的是，上述实施例以放电过程在充电过程之后为示例进行说明，在本发明的其他实施例，放电过程也可以在充电过程之前，放电过程和充电过程也可以是独立的，不存在前后顺序关系，本发明实施例在此不做限定。

在本发明的一些实施例中，当对整车负载供电时，先对整车负载中的负载电容进行预充电。动力电池系统的控制方法还包括：

在对整车负载供电过程中，闭合第七切换开关RL2，断开第六切换开关RL1，对负载电容预充电，待整车负载中的负载电容的电压值达到预设电压值后，断开第七切换开关RL2，闭合第六切换开关RL1，正式对整车负载供电。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括：至少两个动力电池、切换模块和控制模块；

所述动力电池与所述切换模块连接，所述切换模块与所述控制模块连接；

所述切换模块在所述控制模块的控制下动作，使得所述动力电池系统进入：

串联充电模式，在所述串联充电模式下，所述至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，所述目标动力电池为所述至少两个动力电池中的至少一个；或，

部分放电模式，在所述部分放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述目标动力电池以外的动力电池对所述整车负载供电；或，

并联放电模式，在所述并联放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述至少两个动力电池同时对所述整车负载供电。

2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述切换模块在所述控制模块的控制下动作，还使得所述动力电池系统进入：

并联充电模式，在所述并联充电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述充电端。

3.根据权利要求2所述的动力电池系统，其特征在于，所述至少两个动力电池为两个动力电池，分别为第一动力电池和第二动力电池；

所述切换模块包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和单向二极管；

所述第一切换开关的第一端用于连接所述充电端的正极，所述第一切换开关的第二端与所述第一动力电池的正极连接；

所述第一动力电池的负极与所述第二切换开关的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接；

所述第二动力电池的负极用于连接所述整车负载端的负极和/或所述充电端的负极；

所述第三切换开关的第一端与所述第一切换开关的第二端连接，所述第三切换开关的第二端与所述第四切换开关的第一端连接，所述第四切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接，所述第四切换开关的第一端与所述整车负载端的正极连接；

所述第五切换开关的第一端与所述第一动力电池的负极连接，所述第五切换开关的第二端与所述整车负载端的负极连接；

所述单向二极管的阳极与所述第二动力电池的正极连接，所述单向二极管的阴极与所述第三切换开关的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的动力电池系统，其特征在于，所述切换模块还包括第六切换开关、第七切换开关和预充电阻；

所述第六切换开关的第一端与所述第三切换开关的第二端连接，所述第六切换开关的第二端与所述整车负载端的正极连接；

所述预充电阻和所述第七切换开关串联连接在所述第三切换开关的第二端和所述整车负载端的正极之间。

5.根据权利要求3或4所述的动力电池系统，其特征在于，所述切换模块还包括第八切换开关，所述第八切换开关的第一端与所述第五切换开关的第二端连接，所述第八切换开关的第二端与所述整车负载端的负极连接。

6.根据权利要求1-3任一所述的动力电池系统，其特征在于，还包括熔断器，所述熔断器串接在连接所述动力电池的正极的导线上。

7.根据权利要求1-3任一所述的动力电池系统，其特征在于，所述控制模块包括：

充电类别单元，用于在电动汽车与充电桩交互时，识别所述充电桩的充电类别；

电压值获取单元，用于响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各所述动力电池的电压值；

电压差计算单元，用于计算其他动力电池的电压值与目标动力电池的电压值的差值；

判断单元，用于判断是否存在大于预设值的差值；

模式切换控制单元，用于在所述充电类别为快速充电时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至串联充电模式，在所述充电类别为普通充电时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联充电模式，在存在大于预设值的差值时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式，以及，在不存在大于预设值的差值时，控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联放电模式。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的动力电池系统。

9.一种动力电池系统的控制方法，其特征在于，所述动力电池系统包括至少两个动力电池、切换模块和控制模块，所述方法包括：

在电动汽车与充电桩交互时，控制模块识别所述充电桩的充电类别；

在所述充电类别为快速充电时，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至串联充电模式，在所述串联充电模式下，所述至少两个动力电池串联至充电端，且目标动力电池向整车负载供电，所述目标动力电池为所述至少两个动力电池中的至少一个；

响应于整车控制器的上高压请求指令，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式或并联放电模式，在所述部分放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述目标动力电池以外的动力电池对所述整车负载供电；在所述并联放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述至少两个动力电池同时对所述整车负载供电。

10.根据权利要求9所述的动力电池系统的控制方法，其特征在于，响应于整车控制器的上高压请求指令，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式或并联放电模式，包括：

响应于整车控制器的上高压请求指令，获取各所述动力电池的电压值；

计算其他动力电池的电压值与目标动力电池的电压值的差值；

判断是否存在大于预设值的差值；

若是，则控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至部分放电模式，在所述部分放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述目标动力电池以外的动力电池对所述整车负载供电，直至所述目标动力电池以外的动力电池的电压值下降至所述目标动力电池的电压值的预设范围内；

若否，则控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联放电模式，在所述并联放电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述整车负载端，且所述至少两个动力电池同时对所述整车负载供电。

11.根据权利要求9所述的动力电池系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述充电类别为普通充电时，所述控制模块控制所述切换模块动作，将所述动力电池系统切换至并联充电模式，在所述并联充电模式下，所述至少两个动力电池并联至所述充电端。

12.根据权利要求9-11任一所述的动力电池系统的控制方法，其特征在于，所述至少两个动力电池为两个动力电池，分别为第一动力电池和第二动力电池，所述切换模块包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和单向二极管；

所述第一切换开关的第一端用于连接所述充电端的正极，所述第一切换开关的第二端与所述第一动力电池的正极连接；

所述第一动力电池的负极与所述第二切换开关的第一端连接，所述第二切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接；

所述第二动力电池的负极用于连接所述整车负载端的负极和/或所述充电端的负极；

所述第三切换开关的第一端与所述第一切换开关的第二端连接，所述第三切换开关的第二端与所述第四切换开关的第一端连接，所述第四切换开关的第二端与所述第二动力电池的正极连接，所述第四切换开关的第一端与所述整车负载端的正极连接；

所述第五切换开关的第一端与所述第一动力电池的负极连接，所述第五切换开关的第二端与所述整车负载端的负极连接；

所述单向二极管的阳极与所述第二动力电池的正极连接，所述单向二极管的阴极与所述第三切换开关的第二端连接；

将所述动力电池系统切换至串联充电模式，包括：

闭合所述第四切换开关，断开所述第三切换开关，断开所述第五切换开关，闭合所述第二切换开关，闭合所述第一切换开关；

将所述动力电池系统切换至部分放电模式，包括：

断开所述第一切换开关，断开所述第二切换开关，闭合所述第三切换开关，断开所述第四切换开关，闭合所述第五切换开关；

将所述动力电池系统切换至并联充电模式，包括：

闭合所述第四切换开关，闭合所述第三切换开关，闭合所述第五切换开关，断开所述第二切换开关，闭合所述第一切换开关；

将所述动力电池系统切换至并联放电模式，包括：

断开所述第一切换开关，断开所述第二切换开关，闭合所述第三切换开关，闭合所述第四切换开关，闭合所述第五切换开关。

13.根据权利要求12所述的动力电池系统的控制方法，其特征在于，所述切换模块还包括第六切换开关、第七切换开关和预充电阻；

所述第六切换开关的第一端与所述第三切换开关的第二端连接，所述第六切换开关的第二端与所述整车负载端的正极连接；

所述预充电阻和所述第七切换开关串联连接在所述第三切换开关的第二端和所述整车负载端的正极之间；

所述方法还包括：

在对所述整车负载供电过程中，闭合所述第七切换开关，断开所述第六切换开关，待所述整车负载中的负载电容的电压值达到预设电压值后，断开所述第七切换开关，闭合所述第六切换开关。